Etude et modélisation des opérations de tournage fraisage à grande avance en 5 axes selon une approche généralisée.

Study and modeling of high-feed 5-axis turn-milling operations using a generalized approach

• Auteur / Autrice : Thomas Jacquet
• Direction : Guillaume Fromentin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur spécialité Procédés de fabrication - Génie mécanique
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2023
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LaBoMaP - Laboratoire Bourguignon des Matériaux et Procédés

Mots clés

Mots clés libres

Tournage-fraisage

Modélisation

Grande avance

Usinage grande vitesse

Turning-milling

Modeling

High-feed

High-speed machining

Résumé

Le sujet de cette thèse de doctorat porte sur la maîtrise du procédé de tournage fraisage dans un contexte d'usinage grande avance d'alliages métalliques réfractaires. Les pièces produites dans les secteurs de l'aéronautique, du spatial et de l'énergie étant souvent complexes à usiner en raison de la géométrie, des épaisseurs de matière à enlever et des alliages utilisés, le tournage fraisage est une méthode de plus en plus utilisée pour usiner ces pièces à l'aide de machines-outils multiaxes. L'objectif de cette thèse est de développer un modèle généralisé du procédé de tournage fraisage en prenant en compte ses spécificités pour l'usinage à grande avance. Les approches scientifiques aborderont le comportement mécanique, cinématique et les conditions d'engagement lors de mouvements continus en tournage fraisage 5 axes. Les qualités de surface obtenues seront également étudiées pour qualifier l'efficacité de ces stratégies complexes de fraisage haute performance pour des outils à géométries spécifiques destinés aux matériaux réfractaires.

The subject of this PhD thesis concerns the production of high-value parts in industries such as aerospace or energy. The complex geometries of the machined parts, the need to remove material to the closest possible tolerance, the use of refractory alloys, and the high cost of machining are some of the difficulties associated with the manufacturing process of those parts. The use of multi-axis machine tools is necessary to obtain the finished shapes, and turn-milling is becoming more and more utilized in the industry due to the complexity of the parts and the growing capabilities of the mill-turn machines. The objective of this PhD is to master the turn-milling process in a high-feed machining context. The scientific approach will address the mechanical and kinematic behavior and engagement conditions during 5-axis high feed turning and milling movements. Surface quality will also be studied to assess the efficiency of these complex high-performance milling strategies for tools with specific geometries intended for refractory materials. The use of a generalized model should enable the understanding of the phenomena at play and define the choice of numerous parameters associated with these machining operations to master and optimize the high feed mill-turn technique. In general, few research studies focus on milling technologies and to date, no thesis in France or Europe (except perhaps in Germany) has been conducted about turn-milling or high-feed machining. However, there are multiple scientific and technical issues, and several barriers pose methodological challenges. Knowing how to address them will be a step towards generalized and unified approaches contributing to a more thorough mastery of milling techniques through their modeling.